Условия окисления марганца

Марганец - элемент легкоокисляющийся, особенно при сравнительно невысоких температурах; при этом могут образовываться следующие оксиды марганца: MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄, MnO. При высоких температурах устойчивой является только закись марганца MnO.

Рассмотрим схемы реакций окисления марганца:

1. Расходуется кислород газовой фазы

[Mn] + ¹/₂{O₂} = (MnO). (7.1‑14)

Тепловой эффект DQ составляет 362 кДж/моль.

2. Кислород, растворенный в металле

[Mn] + [O] = (MnO), DQ = 162 кДж/моль. (7.1‑15)

3. Кислород шлака

[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe], DQ = 121 кДж/моль . (7.1‑16)

Также как и в реакциях окисления кремния, реакции окисления марганца характеризуются значительным тепловым эффектом. Продукт реакции - шлакообразующий оксид. Основное место протекания реакции – граница раздела металл-шлак, поэтому марганец преимущественно окисляется по схеме (7.1-16). Для этой реакции

, (7.1‑17)

откуда

. (7.1‑18)

Таким образом, полнота окисления марганца в сталеплавильных процессах зависит от температуры и состава шлака.

Зависимость от температуры представлена уравнением (7.1-11). Величина теплового эффекта реакций окисления марганца DQ >> 0, следовательно, с понижением температуры (¯Т) константа реакции возрастает (К­), что приводит к понижению содержания марганца в металле (¯[Mn]). С ростом температуры константа уменьшается, следовательно, возможен процесс восстановления марганца при определенном составе шлака.